Publicação
Innovative peptide-based self-assembled theranostic hydrogel platform for combined MRI imaging and magnetic hyperthermia-activated cancer thermo-chemotherapy
| Resumo: | Learning from nature, os químicos reinventaram a auto-montagem como uma ferramenta poderosa para a preparação bottom-up de materiais nanoestruturados para diversas aplicações. O nosso grupo de investigação tem vindo a acumular um vasto conhecimento sobre nanomateriais supramoleculares obtidos a partir desidropéptidos para aplicações biomédicas. Uma biblioteca de N-succinildesidrotripéptidos contendo o aminoácido não canónico D- ou L-homofenilalanina foi sintetizada com o objetivo de estudar o efeito da estereoquímica e da sequência peptídica no processo de auto-montagem, biocompatibilidade, gelificação e nas propriedades reológicas dos hidrogéis. Os hidrogéis magnéticos foram obtidos incorporando nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (SPIONs) e nanobastões de óxido de ferro (IONRs). Os IONRs revestidos com polietilenoimina foram sintetizados e caraterizados quanto ao tamanho, forma, carga superficial e propriedades magnéticas. Os hidrogéis magnéticos foram avaliados em relação às propriedades reológicas, como agentes de contraste para imagem de ressonância magnética e como agentes de hipertermia magnética para a entrega de fármacos. Este estudo demonstrou a liberação do fármaco anticancerígeno metotrexato, ativada por campo magnético alternado (AMF), a partir de hidrogéis contendo SPIONs. Por outro lado, os hidrogéis com IONRs mostraram-se não responsivos à aplicação de estímulos de AMF. A auto-montagem dirigida por enzimas (EISA) resulta da integração espaço-temporal de reações enzimáticas e de processos de auto-montagem de blocos moleculares em nano-aglomerados tóxicos em compartimentos sub-celulares. Células cancerígenas que sobreexpressam enzimas específicas (por exemplo, fosfatases e esterases) são alvos valiosos para o desenvolvimento de terapias anticancerígenas baseadas em EISA. Uma série de (desidro)di- e tripéptidos N-protegidos com uma sonda fluorescente de nitrobenzoxadiazole (NBD) ou com um grupo aromático volumoso 2-naftilacetilo foi preparada e testada para EISA. O efeito dos desidropéptidos na viabilidade celular e na sua internalização foi estudado em células HS-5 não cancerígenas e células cancerígenas Saos-2 utilizando microscopia confocal de varrimento a laser. Este trabalho não só faculta conhecimentos fundamentais sobre como aminoácidos não canónicos influenciam a toxicidade celular induzida por EISA, como também fornece indicações valiosas para o desenvolvimento futuro de agentes anticancerígenos baseados em EISA e de plataformas de teranóstico baseadas em hidrogéis. |
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| Autores principais: | Carvalho, André Filipe Gonçalves de |
| Assunto: | Auto-montagem Auto-montagem dirigida por enzimas Desidropéptidos Hidrogéis supramoleculares Plataformas de teranóstico baseadas em hidrogéis Dehydropeptides Enzyme-Instructed Self-Assembly Self-assembly Supramolecular Hydrogels Theranostic hydrogel platforms Ciências Naturais::Outras Ciências Naturais |
| Ano: | 2025 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | tese de doutoramento |
| Tipo de acesso: | acesso restrito |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | Learning from nature, os químicos reinventaram a auto-montagem como uma ferramenta poderosa para a preparação bottom-up de materiais nanoestruturados para diversas aplicações. O nosso grupo de investigação tem vindo a acumular um vasto conhecimento sobre nanomateriais supramoleculares obtidos a partir desidropéptidos para aplicações biomédicas. Uma biblioteca de N-succinildesidrotripéptidos contendo o aminoácido não canónico D- ou L-homofenilalanina foi sintetizada com o objetivo de estudar o efeito da estereoquímica e da sequência peptídica no processo de auto-montagem, biocompatibilidade, gelificação e nas propriedades reológicas dos hidrogéis. Os hidrogéis magnéticos foram obtidos incorporando nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (SPIONs) e nanobastões de óxido de ferro (IONRs). Os IONRs revestidos com polietilenoimina foram sintetizados e caraterizados quanto ao tamanho, forma, carga superficial e propriedades magnéticas. Os hidrogéis magnéticos foram avaliados em relação às propriedades reológicas, como agentes de contraste para imagem de ressonância magnética e como agentes de hipertermia magnética para a entrega de fármacos. Este estudo demonstrou a liberação do fármaco anticancerígeno metotrexato, ativada por campo magnético alternado (AMF), a partir de hidrogéis contendo SPIONs. Por outro lado, os hidrogéis com IONRs mostraram-se não responsivos à aplicação de estímulos de AMF. A auto-montagem dirigida por enzimas (EISA) resulta da integração espaço-temporal de reações enzimáticas e de processos de auto-montagem de blocos moleculares em nano-aglomerados tóxicos em compartimentos sub-celulares. Células cancerígenas que sobreexpressam enzimas específicas (por exemplo, fosfatases e esterases) são alvos valiosos para o desenvolvimento de terapias anticancerígenas baseadas em EISA. Uma série de (desidro)di- e tripéptidos N-protegidos com uma sonda fluorescente de nitrobenzoxadiazole (NBD) ou com um grupo aromático volumoso 2-naftilacetilo foi preparada e testada para EISA. O efeito dos desidropéptidos na viabilidade celular e na sua internalização foi estudado em células HS-5 não cancerígenas e células cancerígenas Saos-2 utilizando microscopia confocal de varrimento a laser. Este trabalho não só faculta conhecimentos fundamentais sobre como aminoácidos não canónicos influenciam a toxicidade celular induzida por EISA, como também fornece indicações valiosas para o desenvolvimento futuro de agentes anticancerígenos baseados em EISA e de plataformas de teranóstico baseadas em hidrogéis. |
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